AT7617U1 - Verfahren zur herstellung von viskosefasern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Viskosefasern umfassend das Verspinnen von Viskose zu Fasern. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Viskose und/oder einem Vorläufer der Viskose Gelatine und/oder substituierte Gelatine zugegeben wird. Die Erfindung betrifft auch Fasern, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich sind.

Description

AT 007 617 U1

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Viskosefasern.

Die Herstellung von Viskosefasern wird seit vielen Jahrzehnten in kommerziellem Umfang durchgeführt und umfaßt die folgenden Schritte: • Alkalisieren eines Celluloseausgangsmaterials, wie z.B. Zellstoff 5 · Umsetzen des alkalisierten Celluloseausgangsmaterials („Alkalicellulose“) zu Cellulose- xanthogenat • Lösen des Cellulosexanthogenates mit Alkali. Die dabei erhaltene Lösung heißt „Viskose“. • Verspinnen der Viskose zu Fasern in ein oder mehrere Regenerationsbäder • Regenerierung der Cellulose aus den Fasern und Nachbehandlung der erhaltenen Fasern 10 Zu den Schritten der Nachbehandlung zählen beispielsweise die Wäsche, Avivage, Trocknen und - zur Herstellung von Stapelfasern - das Schneiden der Fasern.

Viskosefasern werden in zwei Gruppen eingeteilt: Die sogenannten „Standardviskosefasern“ und sogenannte „Modalfasern“, bei welchen durch spezielle Maßnahmen beim Herstellen der Viskose, beim Spinnen und bei der Nachbehandlung höhere Festigkeiten und höhere Naßmodule 15 erzielt werden. Die beiden Gruppen sind durch die BISFA (The International Bureau for the Standardisation of Man Made Fibres) als Gattungsbegriffe klassifiziert (in dieser Klassifikation werden Standardviskosefasern als „Viskose“ bezeichnet. Für die Zwecke der besseren Unterscheidung zu dem auch für die Spinnlösung verwendeten Begriff „Viskose“ wird in der vorliegenden Anmeldung der Begriff „Standardviskosefaser“ verwendet). 20 Es sind bereits zahlreiche Vorschläge gemacht worden, Viskosefasern zur Verbesserung ihrer Eigenschaften in der einen oder anderen Richtung zu modifizieren. Dabei sind sowohl physikalische Modifikationen (z.B. durch Veränderung des Faserquerschnittes) als auch chemische Modifikationen (durch Inkorporation von Fremdsubstanzen in die Faser) bekannt.

Insbesondere sind zahlreiche Vorschläge zur Verbesserung der Saugfähigkeit von Viskosefa-25 sern durch physikalische und/oder chemische Modifikation gemacht worden.

Eine weitere wichtige Eigenschaft von Viskosefasern ist der insbesondere für textile Anwendungen relevante Griff der Faser. Hierbei ist insbesondere ein sogenannter „weicher Griff“ erwünscht, der als subjektive Eigenschaft nicht quantifizierbar ist. Eine physikalische Größe, die in Zusammenhang mit der subjektiven Eigenschaft des Griffes steht, ist die sogenannte Bandhaftung, 30 wobei eine niedrigere Bandhaftung für einen weicheren Griff steht.

Typische Viskosefasern haben eine Bandhaftung im Bereich von ca. 40 bis 100 cN/ktex, insbesondere im Bereich von 60 bis 80 cN/ktex.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Viskosefasern zur Verfügung zu stellen, welche einen weicheren Griff aufweisen (was durch eine niedrige Bandhaftung quantifizierbar ist). 35 Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren zur Herstellung von Viskosefasern der Viskose und/oder einem Vorläufer der Viskose Gelatine und/oder substituierte Gelatine zugegeben wird.

In diesem Zusammenhang ist mit „Viskose“, wie oben erwähnt, die Spinnlösung gemeint, die durch das Auflösen des Cellulosexanthogenates erhalten wird. 40 Als „Vorläufer“ der Viskose sind die Ausgangsstoffe bzw. Zwischenprodukte im oben skizzierten Viskoseverfahren zu verstehen, d.h. beispielsweise das cellulosische Ausgangsmaterial, die Alkalicellulose oder das Cellulosexanthogenat vor dem Auflösen.

Gelatine ist ein Polypeptid mit einer Molmasse von typischerweise ca. 15.000 bis 250.000 g/mol, das vornehmlich durch Hydrolyse des in Haut und Knochen von Tieren enthaltenen 45 Kollagens unter sauren Bedingungen („Typ A-Gelatine“) oder alkalischen Bedingungen („Typ B-Gelatine“) gewonnen wird.

In Wasser, bes. in der Wärme, quillt Gelatine zunächst stark auf und löst sich dann darin unter Bildung einer viskosen Lsg., die bei ca. 1 Gew.-% unterhalb von ca. 35° gallertartig erstarrt. Gelatine besitzt einen isoelektrischen Punkt, der im pH-Bereich von 7,5-9,3 (Typ A) bzw. 4,7-5,2 (Typ B) 50 liegt. Gelatine ist unlösl. in Ethanol, Ethern u. Ketonen, löslich in Ethylenglykol, Glycerin, Formamid u. Essigsäure.

Gelatine kann durch Reaktion vor allem der Amino-Gruppen mit mono- od. polyfunktionellen Reagenzien, u.a. mit Acylierungsmitteln, Aldehyden, Epoxiden, Halogen-Verb., Cyanamid oder aktivierten ungesättigten Verbindungen chemisch modifiziert und in ihren Eigenschaften breit 55 variiert werden. 2 AT 007 617 U1

Substituierte Gelatinetypen sind dem Fachmann an sich bekannt. Gelatine kann vor allem durch Reaktion der Amino-Gruppen mit mono- oder polyfunktionellen Reagenzien, unter anderem mit Acylierungsmitteln (z.B. Carbonsäurechloride und -anhydride), Aldehyden, Epoxiden, Halogenverbindungen, Cyanamid, Sulfonylchloriden, Isocyanaten, Epoxiden oder aktivierten ungesättigten 5 Verbindungen chemisch modifiziert bzw. substituiert werden.

Besonders geeignet zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren ist succinylierte Gelatine.

Im folgenden steht der Begriff „Gelatine“ sowohl für (nicht substituierte) Gelatine als auch substituierte Gelatine. 10 Es hat sich gezeigt, daß Gelatine unter den Bedingungen des Viskoseverfahrens, insbesondere im hohen pH-Bereich, den die Viskose aufweist (pH =13-14) beständig ist und mit zufriedenstellenden Ausbeuten in den resultierenden Fasern nachweisbar ist.

Zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren sind übliche kommerziell erhältliche Typen von Gelatine geeignet. 15 Insbesondere geeignet sind Gelatinetypen mit einem Bloomwert von 50 bis 300, insbesondere von mehr als 220. Der Bloomwert ist eine Maßzahl für die Gelstärke der Gelatine und wird in an sich bekannter Weise mit einem Bloom-Gelometer bestimmt.

Es ist zwar bekannt, Gelatine in Nahrungsmittelhüllen und Verpackungsfolien aus Cellulose einzubringen (z.B. EP 0 878 133 oder DE 16 92 203). Weiters bekannt ist es aus der 20 WO 97/07266, Gelatine in eine Lösung von Lyocellfasern, einer von Viskosefasern verschiedene Art von Cellulosefasern, einzubringen. Eine Anwendung bei der Herstellung von Viskosefasern ist aber nicht bekannt.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Inkorporation von Gelatine in Viskosefasern einen deutlich „weicheren“ Griff der Fasern bewirkt, was an einer deutlich niedrigeren Bandhaftung 25 der Fasern meßbar ist.

Weiters zeigt sich, daß die Zugabe von Gelatine auch die Wasseraufnahmefähigkeit der Viskosefasern erhöht.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Gelatine bevorzugt in einem Anteil von 1 bis 30 Gew.%, bezogen auf Cellulose, zugegeben. Die Gelatine kann in Form einer Lösung (bevor-30 zugt) oder Suspension zugegeben werden. Insbesondere geeignet ist eine wässerige Lösung der

Gelatine.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann - mit Maßnahmen, die dem Fachmann an sich bekannt sind - so ausgestaltet werden, daß je nach Verfahrensführung Standardviskosefasern oder Modalfasern gemäß der generischen Definition von BISFA hergestellt werden. 35 Die Fasern können als Stapelfasern (geschnittene Fasern) oder Endlosfilamente hergestellt werden, geeignete Titerbereiche liegen von 1 bis 16 dtex.

Die Erfindung betrifft auch eine Viskosefaser, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist und eine Bandhaftung von 20 cN/Ktex und weniger aufweist.

Die Bandhaftung der erfindungsgemäßen Viskosefasern liegt somit deutlich unter jener von üb-40 liehen Viskosefasern.

Die Bandhaftung wird mit der weiter unten näher dargestellten Methode ermittelt.

Die erfindungsgemäße Viskosefaser weist bevorzugt einen Anteil an Gelatine bzw. substituierter Gelatine von 1 bis 10 Gew.%, bezogen auf Cellulose, auf.

Die erfindungsgemäße Viskosefaser kann, je nach Herstellungstechnologie, als Standardvis-45 kosefaser oder als Modalfaser vorliegen.

Beispiele

Messung der Bandhaftuna von Viskosefasern Es gelten folgende Begriffsdefinitionen: 50

Bandhaftung: Faser - Faser - Haftung an Kardenband und Vorgarn

Kardenband: auf einer Karde parallelisierte Fasern zu einem Band geformt

Vorgarn: Ein- bis mehrfach verstrecktes Kardenband

Bandgewicht: Gewicht von 10 m Kardenband (g)

Bandtiter: Bandgewicht (g) / Länge (m) = ktex

Mittlere maximale Bandhaftung(cN/ktex): maximale Bandhaftung / Bandtiter (ktex) 3 55 AT 007 617 U1

Ein auf einer Karde der Fa. Rieter, Modell C 1/3 hergestelltes Kardenband bzw. Vorgarn wird 24 Stunden in Normklima (65 % rel. Luftfeuchtigkeit, 20 °C) liegen gelassen.

Die Bandhaftung wird an einer Dehnungsprüfmaschine der Type „Dynagraph HG“ der Fa. Textechno gemessen: 5 Dazu werden die erforderlichen Geräteparameter eingestellt: Übersetzungsverhältnis 1:1,8 (bei Fasern bis zu einer Schnittlänge von 40 mm) Übersetzungsverhältnis 1:1,4 (bei Fasern ab einer Schnittlänge von 40 mm)

Prüfgeschwindigkeit: 7,5 m/min

Das Kardenband wird in den laufenden Dynagraph eingespannt, der Dynagraph abgeschaltet. 10 Das Kardenband wird an der letzten Förderwalze abgeschnitten und der Nullpunkt mittels eines Potentiometers korrigiert.

An der Auswerteeinheit werden sec/Schlinge und Schlingenanzahl (26 Schlingen bei 10 m) eingegeben.

Sodann wird der Dynagraph neuerlich gestartet, ebenso die Auswerteeinheit. Das Kardenband 15 wird durchgezogen und bei 10 m wird die Prüfung automatisch beendet. Das Kardenband wird abermals abgeschnitten (10 m für Titerbestimmung) und gewogen.

Die Höhe der während der Prüfung auftretenden Zeigerausschläge gilt als ein Maß für die Größe der zum Einleiten von Verzugsvorgängen zu übenwindenden Haftkräfte.

Auf der Auswerteeinheit wird die gesamte, die minimale und maximale Bandhaftung in N, so- 20 wie die Streuung ausgewiesen.

An der Auswerteeinheit werden das Bandgewicht in g, die minimale und die maximale Kraft eingegeben.

Die mittlere maximale Bandhaftung wird berechnet. Die Streuung der mittleren maximalen Bandhaftung wird ebenfalls ausgegeben. 25 Die Berechnung wird im folgenden anhand einer nicht modifizierten Standardviskosefaser (nicht erfindungsgemäß) verdeutlicht:

Bandgewicht (10 m): 51.77 g 5.177 ktex

30 max. Bandhaftung: 2.33 N

Streuung max. Bandh.: 0.14 N = 2.33 x 100 = 45.01 cN/ktex 5.177 mittlere max. Bandhaftung = max. Bandh. (N) x 100

Bandtiter (ktex) 35

Streuung der mittleren Bandhaftung: S max x 100 Bandtiter = 0.14 x 100 = 2.70 cN/ktex 5.177

Herstellung der erfindungsoemäßen Fasern 40 Beispiel 1

In eine spinnfertige Viskose zur Herstellung von Standardviskosefasern wurde Gelatine in Konzentrationen von 1, 5 und 10 Gew.% (bezogen auf Cellulose) eingerührt. Da Gelatine im Schnitt rund 17 % Stickstoff enthält, kann über Stickstoffwerte die Inkorporationsausbeute bestimmt werden. 45 Es wurden nach an sich bekannten Verfahren Standardviskosefasern hergestellt und deren Stickstoffgehalt und Festigkeit gemessen.

Die Ergebnisse der Versuche sind in der nachstehenden Tabelle aufgelistet:

Tabelle 1 50 4 55 AT 007 617 U1

Art der Gelatine* N-Gehalt der Gelatine [%] Konz, der Gelatine [%] Gemessener Gelatine-gehalt in der Faser [%l Festig keit [cN/tex] N-Ausbeute [%] SSW, 260 17,2 1 1,28 27,5 12,8 SSW, 260 17,2 1 1,51 28,1 15,1 SSW, 260 17,2 5 1,83 27,7 36,5 SSW, 260 17,2 10 2,77 27,3 27,7 Succ. 195 16,6 1 1,63 28,0 16,3 Succ. 195 16,6 5 0,82 27,2 16,4 Succ. 195 16,6 10 2,13 26,6 21,3 * SSW: pharmazeutische Gelatine (sauer prozessierte Schweineschwartengelatine), Bloomwert 260 20 Succ..: succinylierte SSW Pharmagelatine, Bloomwert 195

Die entstandene Faser ist sehr weich und wirkt glatt. Der oben beschriebene Bandhaftungstest ergibt einen Wert von unter 20 cN/ktex.

Vor allem die succinylierte Viskose mit einem Bloomwert von 195 zeigt ein sehr gutes 25 Einspinnverhalten.

Beispiel 2:

Bei diesem Versuch wurden höhere Gelatinemengen (10, 20, 30 Gew.% bezogen auf Cellulose) in die Cellulose inkorporiert. 30 Die Ergebnisse der Versuche sind in der nachstehenden Tabelle aufgelistet:

Tabelle 2

Art der Gelatine* N-Gehalt der Gelatine [%] Konz, der Gelatine [%] Gemessener Gelatine-gehalt in der Faser [%] Festig keit [cN/tex] N-Ausbeute [%] SSW, 260 17,2 10% 4,39 27,51 43,9 SSW, 260 17,2 20% 7,44 27,30 37,2 SSW, 260 17,2 30% 9,33 25,72 31,1 Succ. 195 16,6 10% 1,10 28,12 11,0 Succ. 195 16,6 20% 4,38 29,54 21,9 Succ. 195 16,6 30% 4,8 29,98 16,0 so * SSW: pharmazeutische Gelatine (sauer prozessierte Schweineschwartengelatine), Bloomwert 260

Succ..: succinylierte SSW Pharmagelatine, Bloomwert 195

Wiederum wird festgestellt, daß das Spinnverhalten bei succinylierter Gelatine besser ist. Auch 55 die Festigkeiten liegen mit durchschnittlich 29,2 cN/tex bei dieser Gelatineart sehr gut. 5

Claims (1)

10 15 20 25 AT 007 617 U1 Weiters ist zu erkennen, daß ein höherer Bloom-Wert der eingesetzten Gelatine-Typen eine bessere Stickstofffixierung ergibt. Auch die gemäß Beispiel 2 hergestellten Fasern sind sehr weich und wirken glatt. Der oben beschriebene Bandhaftungstest ergibt wiederum einen Wert von unter 20 cN/ktex. ANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Viskosefasern umfassend das Verspinnen von Viskose, dadurch gekennzeichnet, daß der Viskose und/oder einem Vorläufer der Viskose Gelatine und/oder substituierte Gelatine zugegeben wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelatine bzw. die substi-tutierte Gelatine in einem Anteil von 1 bis 30 Gew.%, bezogen auf Cellulose, zugegeben wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelatine bzw. die substituierte Gelatine in Form einer Lösung oder Suspension zugegeben wird. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Standardviskosefasern hergestellt werden. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Modalfasern hergestellt werden. 6. Viskosefaser, erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Bandhaftung von 20 cN/Ktex und weniger. 7. Viskosefaser gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Anteil an Gelatine bzw. substituierter Gelatine von 1 bis 10 Gew.%, bezogen auf Cellulose, aufweist. 8. Viskosefaser gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Standardviskosefaser vorliegt. 9. Viskosefaser gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Modalfaser vorliegt. 30KEINE ZEICHNUNG 35 40 45 50 6 55